梦想风暴

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UPDATE
这篇blog的叙述存在一些偏差，所以，又重新写过：《管窥Ruby——类的变量（更新版）》

变量和方法是面向对象难以割舍的两个重要组成部分。在《管窥Ruby——类的方法》中，我们谈到方法，沿着这条路继续，我们再来看看类中的变量。

开始之前，我们还是要再次回顾RClass的定义：
struct RClass {
  struct RBasic basic;
  struct st_table *iv_tbl;
  struct st_table *m_tbl;
  VALUE super;
};
(ruby.h)

如果你看过《管窥Ruby——类的方法》，了解了方法存储方式，变量的存储方式便也一目了然了，同样的st_table，意味着同样的处理方式。

不得不承认的一点是，在讨论类的方法时，我故意忽略了一个事实：方法分为类的方法和实例的方法两种。如果对其它语言实现有些许了解，我们知道，这两种方法差别仅仅是this（C++或Java的说法），到了底层时，这个差别可以视为无物，可以统一存放。关于这点，有兴趣可以参考一下《深入Java虚拟机》，它的第五章讲解了虚拟机内方法的表现形式。

但是，当我们遇到变量时，同样的问题，我们便不能忽略了：类的变量和实例变量是无法统一管理的，因为类的变量只有唯一的一份，而实例变量则是每个实例都有一份。代码是说明问题的最好方式，下面这段代码说明了如何设置一个实例变量：

VALUE
rb_ivar_set(obj, id, val)
VALUE obj;
ID id;
VALUE val;
{
  if (!OBJ_TAINTED(obj) && rb_safe_level() >= 4)
    rb_raise(rb_eSecurityError, "Insecure: can't modify instance variable");
  if (OBJ_FROZEN(obj)) rb_error_frozen("object");
  switch (TYPE(obj)) {
    case T_OBJECT:
    case T_CLASS:
    case T_MODULE:
      if (!ROBJECT(obj)->iv_tbl) ROBJECT(obj)->iv_tbl = st_init_numtable();
      st_insert(ROBJECT(obj)->iv_tbl, id, val);
      break;
    default:
      generic_ivar_set(obj, id, val);
      break;
  }
  return val;
}
(variable.c)

抛开前面那些复杂的东西，直接来看switch语句后面的内容。在这里，我们看到只有在特定的情况下，才会向iv_tbl中写入内容，其它情况则交给了generic_ivar_set处理。观察一下这些"特定"情况，我们不难发现，实际上，iv_tbl中存放的是类的变量，而非实例的变量。所以，这个名为“实例变量表（instance value table）”的变量，多少有些名不符实。

类的变量找到了落脚点，那实例的变量放在了哪里。别忘了，后面还有一个generic_ivar_set。下面是generic_ivar_set的实现：

static void
generic_ivar_set(obj, id, val)
VALUE obj;
ID id;
VALUE val;
{
  st_table *tbl;

  if (rb_special_const_p(obj)) {
    special_generic_ivar = 1;
  }
  if (!generic_iv_tbl) {
    generic_iv_tbl = st_init_numtable();
  }

  if (!st_lookup(generic_iv_tbl, obj, (st_data_t *)&tbl)) {
    FL_SET(obj, FL_EXIVAR);
    tbl = st_init_numtable();
    st_add_direct(generic_iv_tbl, obj, (st_data_t)tbl);
    st_add_direct(tbl, id, val);
    return;
  }
  st_insert(tbl, id, val);
}
(variable.c)

同样忽略一些非主干的部分，我们看到，这段代码先在一个generic_iv_tbl中进行查找，用作查找键值的是对象实例（obj），而目标同样是一个st_table。得到这个表之后，利用变量名做键值将值插入到表中。

由此，我们便不难分析出实例变量的存储方式。存在一个全局的实例变量表，所有实例都在其中拥有一席之地，而实例变量存储在实例对应的表中。Ruby就是用了这样一个二级结构，解决了实例变量存储的问题。

UPDATE
事实上，上面的说法并不完全正确，rb_ivar_set中真正的主干是T_OBJECT，因为在Ruby层次上定义的类，走的都是这条路，这一点可以从初始化的代码中看到。

另外，上面没有提到类变量如何处理，实际上，在Ruby中，类也是对象，类的变量实际上就是类对象的实例变量。